Blockkurs Geowissenschaftliches Modellieren Modul: Isolinien und digitales Geländemodell Prof. B. Merkel, Dipl.-Geol. Y. Lindig 2./3.4.2009 Bemerkungen Abgabe des Protokolls in Berichtsform Abgabetermin: 10.04.2009 per E-Mail an: yvonne.lindig@geo.tu-freiberg.de Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 2
Wofür sinnvoll? GW-Gleichen Stoffverteilungen Isolinien Temperaturverteilung http://www.spatialhydrology.com/journal/paper/ Hydrogeology/hydrogeology.pdf Programm: z.b. Surfer Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 3 http://www.goldensoftware.com/gallery/gallery-8.shtml Unterschied DGM/Isolinien? DGM ist primär eine Datenstruktur Daten eines DGM können auf unterschiedliche Weise visualisiert werden Isolinien sind eine Darstellungsform Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 4
Woher Daten für DGM? kostenlos z.b. aus dem Internet kaufen (Landesvermessungsämter, www) selbst erstellen Wie? Digitalisierbrett (Isolinien als Punkte oder Linien) scannen, vektorisieren, labeln und rastern scannen, am Bildschirm digitalisieren, rastern z.b. DGM Baden-Württemberg Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 5 Raster versus TIN TIN - triangular irregular network Mittelwert je Zelle Regular, evenly spaced point samples Flächenfunktion irregular, triangulated point samples Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 6
Raster versus TIN Kein Problem, solange in jeder Zelle ein oder mehrere Meßpunkt liegen was aber, wenn nicht...? Jeder Interpolationsalgorithmus liefert andere Ergebnisse Mittelwert je Zelle Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 7 Datenformat: Raster Darstellung als Grau-/Farbwert (Image Map) Isolinien (Contour Map) 3d-Gitter (Wireframe) 3d-Gitter + Grau-/Farbwert (Surface) Shaded Relief Map Surfer Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 8
Vom Datenpunkt zur Flächendarstellung.. Flächenhafte Messdatenerhebung oft nicht möglich (z.b. Grundwasserproben, Boden..) Abschätzung aus Stichproben nötig, um zu regionalisieren Interpolation! (gridding) -> Gegenstand der Übung Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 9 Interpolation 120 100 80 60 40 20 0 Extrapolation Interpolation Extrapolation 0 20 40 60 80 100 120 140 Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 10
Räumliche Interpolation Interpolation: Schätzung/Näherung von Werten ZWISCHEN bekannten Datenpunkten. Extrapolation: Schätzung/Näherung von Werten AUSSERHALB bekannter Datenpunkte. http://www.geo.unizh.ch/gis/teaching/courses/gis2/ws0405/programm/folien/folien_u4.pdf Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 11 Arten der Interpolation (1) exakt vs. approximiert 120 100 80 60 40 20 0 0 20 40 60 80 100 120 100 80 60 40 20 0 0 20 40 60 80 100 Exakt: Methode reproduziert den exakten Wert für vorhandene, nicht interpolierte Originaldaten (Graph geht durch Datenpunkte) Approximiert: die Interpolationsfunktion liefert auch für die Originaldatenpunkte approximierte Werte Originalwerte. Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 12
lokal vs. global Arten der Interpolation (2) http://www.geo.unizh.ch/gis/teaching/courses/gis2/ws0405/programm/folien/folien_u4.pdf Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 13 Interpolation mit Surfer Nearest Neighbour Inverse Distance Weighting Minimum Curvature Triangulation with Interpolation Kriging... Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 14
Voraussetzungen zur Datenregionalisierung Voraussetzung zur Regionalisierung von Daten: räumlicher Zusammenhang Prüfung durch ->Variogrammanalyse: Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 15 Variogrammanalyse Was ist zu tun? Bestimmen der - Distanzen zwischen allen Punkten - Varianzen zwischen allen Punkten Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 16
Variogramm Kennwerte Nugget effect - Grundvarianz; sill - Schwellenwert; range- Aussageweite Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 17 Interpolation? Variogrammanalyse mit folgendem Ergebnis Interpolation von Punktdaten in die Fläche nicht möglich bzw. sinnvoll Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 18
Surfer Blockkurs: Modelle in der Geologie Isolinien und digitales Geländemodell 19